Az elektromágneses spektrum

Átírás

1 IR Az elektromágneses spektrum V Hamis színes felvételek Elektromágnes hullámok Jellemzők: Amplitúdó Hullámhossz E ~ A 2 / λ 2 Információ ~ 1/λ UV Összeállította: Juhász Tibor 2008 Függ a közegtől Légüres térben: km/s Terjedési sebesség A vihar átvonulása Rádióhullámok λ > 1 mm Rádió- és tévéadás, mobiltelefonok, vezeték nélküli számítógépes hálózatok (wifi) stb. Hosszúhullám λ > 1 km Követi a domborzatot (elhajlás) Több ezer km-re is elhatol Kicsi az információhordozó képessége (~ f), gyenge minőségű adás Elektromos hálózat: f = 50 Hz, λ = c/f = 6000 km (!) Varsói rádiótorony: 646,4 m (~λ/2) Észak-Amerikában is vehető volt az adás 1991-ben javítás közben összedőlt Középhullám 100 m < λ < 1 km Követi a domborzatot, de néhány száz km-en elnyelődik Magyarországi rádióadók Lakihegy Rövidhullám 10 m < λ < 100 m Egyenes vonalban terjed Az ionoszféra és a felszín visszaveri (ionoszféra: km magasan) Jó légköri viszonyoknál többszöri visszaverődéssel több ezer km távolságra hatol Rádióamatőrök Az adás helyén is vették (kb. 0,1 s múlva) Ultrarövidhullám (URH) 1 m < λ < 10 m Áthatol a légkörön Kapcsolat az űrhajókkal, műholdakkal Távolságcsúcs: Voyager-1, szept milliárd km (107 CsE, 14h 54m) Nagy frekvencia (f > 30 MHz) nagy információtartalom sztereó, hifi minőség 1

2 Amplitúdó- és frekvenciamoduláció Viharok (villámlás) MRI MRI (magnetic resonance imaging) Periodikusan változó mágneses mező hatására a testünkben lévő protonok rádióhullámokat bocsátanak ki Mikrohullámok Mobiltelefon 1 mm < λ < 1 m Adatátvitel Autóvezetés közben 40%-kal megnöveli a reakcióidőt! Telefon, MAN, pl. Zrínyi Mikrohullámú sütő rezegnek a vízmolekulák forgás az állóhullámok miatt Autó távirányító (434 MHz) Otthoni időjárásjelző, külső hőmérő (433 MHz) Kommunikációs és navigációs műholdak Radar Astra-1KR GPS Képalkotás Radio detection and ranging (1941) Légiforgalom Sebességmérés A csapadék meteorológiai detektálása Térd MRIfelvétele Wifi kapcsolatok 2,4 GHz/5 GHz Wireless fidelity (hifi: high fidelity) Bluetooth: egyszerűbb (olcsóbb) technológia, rövidebb hatótávolság Egér, billentyűzet, nyomtató, PDA, fejhallgató, mobiltelefon, játékkonzol, router stb. A légiforgalom ellenőrzése Airport monitor (New Orleans) 2

3 Csapadékmérés Infravörös hullámok 1 µm < λ < 1 mm Hősugárzás Terápia (IR-lámpa) Fűtés (például szauna) Biztonsági jelölés Távkapcsoló λ ~ 940 nm Visszaverődik a falról! Videokamerával készült felvétel Naplemente IR állatkert Orvosi alkalmazások IR állatkert Hősugárzás Ipari alkalmazások Régi dokumentumok Lakóházak hőtérképe Hibás alkatrészek keresése Restaurálás 3

4 Meteorológiai alkalmazások Passzív és aktív képalkotás Felszíni hőmérséklet Infravörös égbolt Az IR-hullámok áthatolóképessége V IR IR1-2 A Titan infravörösben tűzoltók (F2, 3) 380 ezer éves Világegyetem (~14 milliárd évvel ezelőtt) A látható fény Diszperzió A Szaturnusz gyűrűje Spitzer-űrtávcső 6 12 millió km (300 Szaturnusz) 4

5 Szivárvány a Kertvárosban ~ 1 oktáv Szivárvány A látható spektrum Ultraibolya sugárzás 0,1 nm < λ < 400 nm Elegendően nagy energia ahhoz, hogy káros legyen a szervezetre (roncsolja a molekulákat) Élelmiszerek sterilizálása EPROM törlése Biztonsági felhasználások A rovarok (pl. lepkék) érzékelik látható UV Inszektológia Mineralógia Útlevél Szózat Útlevél Himnusz Biztonsági alkalmazások 5

6 A Nap UV-ben Röntgensugárzás m < λ < 10-7 m Orvosi alkalmazások Biztonsági alkalmazások Alkatrészek vizsgálata Kristályszerkezet felderítése 10-9 Ózonlyuk Napfürdő Röntgenfelvételek 1 éves gyermek ( ) Konrad Röntgen felvétele egy kollégája kezéről (1895) Biztonsági alkalmazások CT (Computed tomography) Biztonsági alkalmazások Test-scanner Röntgendiffrakció lágy röntgensugárzás 6

7 Gammasugárzás λ < m Miért pont γ? Nagyon veszélyes az élő szervezetre Sugárterápia Káros következmények Atomreaktorok Pulzárok, fekete lyukak Sugárterápia Fekete lyuk A sugárzás keletkezése Gammaforrások az égbolton Gammasugárkitörések A hőmérsékleti sugárzás spektruma A hőmérsékleti sugárzás A légköri elnyelés 7

8 látható fény (fotoszféra) röntgen 4 nm (korona) UV 30,4 nm (kromoszféra) A Nap A köd környéke A Nap mágneses tere Látható Infravörös Szupernovamaradvány Röntgen UV 17,1 nm (alsó korona) IR 1,1 µm (felső kromoszféra) mikroh. 1,7 cm (alsó korona) Egyesített A Nap a különböző hullámhosszakon (hamis színek!) Az égbolt látható fényben Rádió-égbolt Az égbolt látható fényben Rádió-égbolt Infravörös égbolt Röntgen-égbolt Gamma-égbolt Infravörös égbolt Röntgen-égbolt Gamma-égbolt Nap 28 ezer fényév A Tejútrendszer 100 ezer fényév 150 milliárd csillag (Fermi-űrtávcső) 8

9 Tejútrendszer gammasugárzás röntgensugárzás 25 ezer fényév Zalai Hírlap Van-e a Földnek elektro- A Tejútrendszer buborékjai Nap????? mágneses sugárzása? A centrális fekete lyuk kitörésének nyoma IR V UV1 UV2 γ R Kozmikus sugárzás A Föld a különböző hullámhosszakon Tervezzünk szemet! A látás élessége ~ 1/λ A hullámok energiája (roncsoló hatása) ~ 1/λ Látható fény: a legrövidebb hullámhossz, ami még nem roncsolja az érzékszervet A Nap (így a környező világ) fényes ebben a tartományban A légkör átengedi 500 nm A Nap spektruma 560 nm λ max, szem λ max, Nap A szem érzékenysége A szem érzékenységi görbéje és a Nap spektruma euglena kagyló tengeri csillag nautilusz laposféreg cápa béka bagoly pók légy A szem evolúciója Körülbelül 50-szer alakult ki (egymástól függetlenül) az evolúció során! Színérzékelés Először a magasabb rendű gerincteleneknél jelenik meg lábasfejűek, rákok, sok rovar Halak, kétéltűek, hüllők, madarak Emlősöknél csak a majmok és az emberek pl. kutyák, lovak nem látnak színeket! őseink éjszakai állatok voltak IR-érzékelés 9